TWI239349B

TWI239349B - Metal working oil composition

Info

Publication number: TWI239349B
Application number: TW089105606A
Authority: TW
Inventors: Saburo Koyama; Hiroshige Matsuoka; Ryouichi Okuda
Original assignee: Idemitsu Kosan Co
Priority date: 1999-04-05
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2005-09-11
Also published as: JP2000290676A; MY122666A; WO2000060033A1; US6562766B1

Description

1239349 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（1 ) 技術領域本發明爲關於金屬加工油組成物。更詳言之，特別爲關於適於切削加工之金屬加工油組成物。背景技術一般於切削和切削等金屬加工所用之油劑中，乃使用氯化合物作爲添加劑。但是，近年指出於使用配合氯化合物之非水溶性切削油劑時，具有焚燒處理時發生戴奧辛造成環境污染及發生氯氣造成焚燒爐腐蝕、損傷等之問題。又’氯化合物中之一部的氯化烯烴，亦有造成毒性及致癌性可能性之疑慮。因此，要求不含有氯化合物的金屬加工油組成物。但是，於現在之低速切削和重切削中，並未發現可發揮與使用氯化合物之金屬加工油組成物同等以上性能之不含氯的金屬加工油組成物。例如，於特開平6 - 3 1 3 1 8 2號公報和特開平6 一 3 3 0 0 7 6號公報中，揭示含有鹼金屬和/或鹼土金屬之磺酸鹽之切削加工油劑組成物。此些公報所實際揭示之切削加工油組成物，可應用於旋削、孔穴加工。但是，於剝刀加工，鑽孔槍加工等之切削速度爲4 0 m / m i η 以下之低速切削和重切削中，該組成物爲大量使用，或者若未降低一回切削量等之減低極端之加工條件，則令切削阻力變大，且產生所謂令工具破損之問題。如此’此些公報所揭示之切削加工油組成物，不能稱爲具有與使用氯化合物之金屬加工油組成物同等以上之性能。 . J 訂--------- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -4- 1239349 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（2 ) 本發明爲鑑於上述觀點，以提供不含有氯化合物，於剝刀加工，鑽孔槍加工等之低速切削和重切削中，顯示與含有氯化合物之金屬加工油組成物同等以上性能之金屬加工油組成物。發明之揭示本發明者等人，重覆致力硏究，結果發現經由使用含有π電子之合成油系基油，作爲潤滑油基油之主成分，則可以小的切削力進行切削等之令切削性能改善，並且完成本發明。即，本發明之要旨爲如下述。 (1 ) 一種金屬加工油組成物，其爲相對於（a ) 礦油系基油0〜3 0重量％，（b)含有7Γ電子之合成油系基油7 0〜1 0 0重量％所構成之潤滑油基油1 0 0重量份，配合（c )硫系極壓劑0 · 1〜2 5重量份，（d )鹼金屬和/或鹼土金屬磺酸鹽0·1〜7重量份所構成 0 (2 ) 如上述（1 )記載之金屬加工油組成物，其爲再配合（e )二硫代磷酸鋅0 · 1〜7重量份。 (3 ) 如上述（1 )或（2 )記載之金屬加工油組成物，其中（b )成分爲具有碳-碳和/或碳-氧多鍵之化合物。 (4 ) 如上述（1 )〜（3 )任一項記載之金屬加工油組成物，其中（b )成分之^電子含有率爲本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -5 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ---"訂---------· 1239349 A7 B7 五、發明說明（3 ) 〇 · 001 〜50%。 (5 ) 如上述（1 )〜（4 )任一項記載之金屬加工油組成物，其中（b )成分爲由酯類、烯烴類、芳香族類及乙炔類所選出之至少一種化合物。用以實施發明的最佳形態以下，詳細說明本發明。於本發明之金屬加工油組成物中，潤滑油基油爲使用由（a)礦油系基油〇〜30重量％，（b)含有π電子之合成油系基油7 0〜1 0 0重量％所構成者。 (a )成分之礦油系基油，若爲一般使用作爲金屬加工油之基油者即可，並無特別限制。但是，於4 0 °C之動黏度爲1〜1 0 0mm2/s之範圍者爲較佳，且以3〜 500mm2/s之範圍者爲更佳。基油的動黏度若過高，則令被加工物上附著除去之份量變多，有時並不經濟的，故爲不佳。相反地，若過低則有時經由切削時所發生之煙霧導致作業性惡化，故爲不佳。又，關於基油的流動點並無特別限制，但可列舉例如將石蠘基系原油，中間基系原油或環烷基系原油予以常壓蒸餾所得者，或者將常壓蒸餾之殘渣油予以減壓蒸餾所得之蒸餾油。又，其可爲將此蒸餾油依常法精製所得之精製油，可列舉例如溶劑精製油、氫化精製油、脫躐處理油、白土處理油等。其次，（b)成分之含有7Γ電子之合成油系基油，可使用於分子內含有一個以上π鍵之化合物。其中亦以具有本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • 裝--------訂---------^A_wi 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -6 - 1239349 A7 B7 五、發明說明（4 ) 碳-碳和/或碳一氧之多鍵之化合物爲佳。其中，亦以下述式 π電子含有率（％) = 雙鍵之數目+三鍵之數目X2 單鍵之數目+雙鍵之數目X 2 +三鍵之數目X 3 100 所示之7Γ電子含有率爲〇 · 〇〇1%〜5 0 佳’且以1〜2 0%爲更佳。π電子含有率屬加工油組成物對於切削時所生成之金屬新所出現之金屬面）的吸附不夠充分，有時無之效果，即無法於低速切削和重切削中，發加工油組成物同等之切削性能。另一方面，若過多，則作爲基油的化學性不安定，具有屬加工油組成物的可能性。於上述之式中，單鍵，雙鍵，三鍵並不 %之化合物爲若過小，則金生面（以切削法發揮本發明揮與含氯金屬 7Γ電子含有率不適於作爲金限定於碳-碳 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製鍵、碳-氧鍵，且可爲碳-氫鍵等化合物中存在的全部鍵結。 (b )成分的動黏度、流動點並無特別當使用具有（a )成分所說明記載之範圍者。 (b)成分具體而言可列舉醋酸酯、丙、戊酸酯、己酸酯、辛酸酯、癸酸酯、月桂、肉豆蔻酸酯、棕櫚酸酯、山嵛酸酯、天然、丙二酸酯、琥珀酸酯、己二酸酯、順丁烯烯二酸酯、乙炔二羧酸酯、苯甲酸酯、甲苯酸酯、偏苯三酸酯、均苯四酸酯等之酯類、本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）限定，但可適酸酯、丁酸酯酸酯、油酸酯油脂、草酸酯二酸酯、反丁酸酯、苯甲二 1 —辛烯、1 1239349 A7 B7 五、發明說明（5 ) 一癸烯、2 -癸烯、3 -癸烯、4 一癸烯、1 一十二碳烯、1 一十四碳細、1 —十六碳傭、1 —十八碳燃、1 一二十碳烯、二異丁烯、三異丁烯、四異丁烯、三丙烯、四丙烯、戊丙烯、環辛烯、環癸烯、環十二碳烯、環十六碳烯、環二十碳烯、環辛二烯、環辛四烯、環十二碳二烯、環十二碳三烯、烷基原冰片烯、烷基原冰片二烯等之烯烴類、烷基苯、烷基萘等之芳香族類、1 一癸炔、1 ，4 一丁炔二醇等之炔類。其中較佳爲酯類，且特別以順丁烯二酸酯、反丁烯二酸酯、乙炔二羧酸酯、苯二甲酸酯、偏苯三酸酯、均苯四酸酯爲佳。上述（a )成分與（b )成分之比例爲相對於（a ) 成分0〜30重量％，（b)成分爲70〜100重量％。（a )成分若過多，則無法維持切削的加工性（切削性能），故爲不佳。其次，說明上述潤滑油基油所配合之（c ) ’ ( d ) 成分，及視需要所配合之（e )成分。 (c )成分 (c )成分之硫系極壓劑，若爲分子內具有硫原子’ 且於潤滑油基油中溶解或均勻分散，並且可發揮極壓效果者即可，並無特別限制。此類物質可列舉例如硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化酯、硫化烯烴、二烴基多硫化物、硫代胺基甲酸酯類、硫代萜烯類、二烷硫基二丙酸酯類等。此處，硫化油脂爲由硫和含硫化合物與油脂（例如’豬油、本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）-8 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ▼裝--------訂---------. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1239349 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（6 ) 鯨油、植物油、魚油等）反應所得者。硫化油脂之硫含量並無特別限制，但一般以5〜3 0重量％爲佳。硫化油脂之具體例可列舉硫化豬油、硫化油菜籽油、硫化箆蔴油、硫化大豆油、硫化米糠油等。硫化脂肪酸之例可列舉硫化油酸等。硫化酯之例可列舉硫化油酸甲酯和硫化米糠脂肪酸辛酯等。硫化烯烴可列舉例如下述一般式（I )所示之化合物 R 1 - S X - R 2 ......... ( I ) (式中，R1爲表示碳數2〜1 5個之烯基，R2爲表示碳數2〜15個之烷基或烯基，且X爲表示1〜8之整數）。此化合物爲含碳數2〜1 5個之烯烴或其二聚物，與硫，氯化硫等之硫化劑反應所得。該烯烴以丙烯、異丁烯、二異丁烯爲佳。又，二烴基多硫化物爲下述一般式（I I )所示之化合物 R 3 - S y - R 4 ......... (II) (式中，R3及R4分別爲碳數1〜2 0個之烷基或環烷基，碳數6〜2 0個之芳基，碳數7〜2 0個之烷芳基或碳數7〜2 0個之芳烷基，且其可彼此相同或相異亦可，y 爲表示2〜8之整數）。此處，R 3及R 4爲烷基時，則指 --J---------I - - - - ----訂·!------ (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -9- 1239349 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（7 ) 硫化院基。上述一般式（I I )中之R3及R4之具體例可列舉甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、第二丁基、第三丁基、各種戊基、各種己基、各種庚基、各種辛基、各種壬基、各種癸基、各種十二烷基、環己基、環辛基、苯基、萘基、甲苯基、二甲苯基、苄基、苯乙基等。此二烴基多硫化物較佳可列舉例如二苄基多硫化物’ 二一第三壬基多硫化物、二（十二烷基）多硫化物、二一第三丁基多硫化物、二辛基多硫化物、聯苯基多硫化物、二環己基多硫化物等。更且，硫代胺基甲酸酯可列舉例如二硫代胺基甲酸鋅等。硫代萜烯類可列舉例如五硫代磷與蒎烯之反應物。又，硫代二丙酸二烷基酯類可列舉例如硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二硬脂酯等。其中，甲極壓特性等方面而言，則以二烴基多硫化物爲適當。於本發明中，上述之（c )成分可使用一種，且亦可組合使用二種以上。又，其配合量爲相對於潤滑油基油 100重量份，以0·1〜25重量份，較佳爲以1〜 1 5重量份之範圍。若過少，則無法維持切削的加工性。若過多，則未察見對稱於配合量之切削性能的改善。 (d )成分 (d )成分之鹼金屬磺酸鹽及鹼土金屬磺酸鹽之較佳 (請先閱讀背面之注音心事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ 1 〇 _ 1239349 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（8 ) 的全鹼基價（依據J I S K〜2501 :過氯酸法）爲 0 · 1〜80〇mgK〇H/g ，更佳爲1〜 6 0 0 m g K〇H / g。全鹼基價若過低，則有時無法維持切削量等之切削，硏削之加工性，若過高，則有時發生沈澱等之不當，故爲不佳。鹼金屬磺酸鹽爲各種磺酸的鹼金屬鹽。磺酸可列舉芳香族石油磺酸、烷基磺酸、芳基磺酸、烷芳基磺酸等。具體而言’可列舉十二烷基苯磺酸、二月桂基鯨鱲基苯磺酸、石鱲取代苯磺酸、聚烯烴取代苯磺酸、聚異丁烯取代苯磺酸、萘磺酸等。鹼金屬磺酸鹽之鹼金屬可列舉鈉、鉀、鉋等，但由改善切削性能之效果方面而言，則以鈉爲佳。鹼土金屬磺酸鹽爲各種磺酸之鹼土金屬鹽。磺酸可列舉芳香族石油磺酸、烷基磺酸、芳基磺酸、烷芳基磺酸等。具體而言，可列舉十二烷基苯磺酸、二月桂基鯨蠟基苯磺酸、石蠘取代苯磺酸、聚烯烴取代苯磺酸、聚異丁烯取代苯磺酸、萘磺酸等。鹼土金屬磺酸鹽之鹼土金屬可列舉鈣、鋇、鎂等，但由改善切削性能之效果方面而言，則以鈣爲佳。於本發明中，上述之（d )成分可使用一種，或組合使用二種以上。又，其配合量相對於潤滑油基油1 〇〇重量份，爲以0 · 1〜7重量份，較佳爲1〜5重量份之範圍。配合量若過少，則無法維持切削的加工性。若過多，則阻礙（d )成分之含有7Γ電子合成油的效果，即阻礙對本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -11 - ---：---------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1239349 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（9 ) 於切削所生成之金屬新生面之吸附特性的改善效果，故爲佳。 (e )成分 (e )成分之二硫代磷酸鋅因係爲極壓添加劑，故不需特別添加。但是，經由與（c )成分之硫系極壓劑採用，則察見相乘效果。代表性爲下述一般式（I I I )所示之化合物。

此處，R 5〜R 8爲碳數3〜1 2個之一級烷基，碳數 3〜12個之二級烷基，或碳數3〜18個之烷基所取代之芳基。尙，R5〜R8可爲相同或相異。二硫代磷酸鋅之R 5〜R 8爲一級烷基者，因難呈現熱，氧化惡化，故爲較佳。R 5〜R 8若爲二級烷基則潤滑性優，故亦可與具有一級烷基之二硫代磷酸鋅適當組合使用此些（e )成分可單獨，或組合使用二種以上。 (e )成分之配合量爲相對於潤滑油基油1 〇〇重量份，以0·1〜7重量％，較佳爲1〜5重量份之範圍。尙，關於本發明金屬加工油組成物之全鹼基價，若過低則有時無法維持切削、硏削加工性，若過高則有時發生本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -12- (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁} --------訂---------· 1239349 A7 B7 五、發明說明（i〇 ) (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 沈澱等不適。因此，較佳調整至1〜7 5mgK〇H/g )依據J I S K - 2 5 0 1 :過氯酸法）之範圍。更佳爲在3〜3 0mgK〇H/g之範圍。本發明之組成物爲在潤滑油基油中，配合上述（c ) 〜（d)成分或（c)〜（e)成分而取得，但通常，爲了維持作爲金屬加工油的基本性能，可在不阻礙本發明目的之範圍下，適當配合各種公知的添加劑。可列舉例如磷酸酯、亞磷酸酯等之磷系極壓劑。其配合量較佳相對於潤滑油基油，以0 · 1〜3 0重量份。其他公知之添加劑可列舉油酸、硬脂酸、二聚酸等之羧酸或其酯等之油性劑、二硫代胺基甲酸鋅（Z n D T C )、硫代羥基鉬二硫代胺基甲酸酯（MoDTC)、二硫代磷酸鎳（N i DTP) 、二硫代胺基甲酸鎳（N i D T C )等之耐摩損劑、胺系和苯酚系之抗氧化劑、噻二唑、苯並三唑等之金屬惰性化劑、烯基琥珀酸或其酯和亞胺等之流漿分散劑、山梨糖醇酐酯、中性鹼土金屬之磺酸鹽、酚鹽、水楊酸鹽等之防銹劑、二甲基聚矽氧烷、聚丙烯酸酯等之消泡劑等。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製實施例其次，依據實施例更詳細說明本發明’但本發明並不被此些例所限定。〔實施例1，2，比較例1，2及參考例1〕以表1所示之比例，於基油中配合各成分’調製實施本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -13- 1239349 A7 _ B7____ 五、發明說明（11 ) 例及比較例之切削油組成物。對此些實施例及比較例之組成物，以下述之要領，使用L P型高速精密旋轉盤（大熊公司製）實施被削材料之端面切削實驗。結果示於表2。切削條件切削速度：7 m /m i η 輸送速度：Ο·025mm/旋轉切入量：2 m m 被削材料·· J I S S 4 5 C (鍛造品）外徑3公分之半圓形圓筒品切削工具：JIS SKH51 前角=0° ，後退角=1° 評價：以工具承受之主分力及輸送分力進行評價。最大値與最小値之差愈小則切削性能愈優。 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁} 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -14 - 1239349 A7 B7 五、發明說明（12 ) 表1 實施例1 實施例2 比較例1 比較例2 參考例1 配礦油（1) _ 87 67 50 合順丁烯二酸二丁酯（2) 87 — 一 20 比偏苯三酸三辛酯m _ 87 - 一例二烴基多硫化物（4) 10 10 10 10 10 重 Ca-磺酸鹽（5) 3 3 3 3 鍾量 % 氯化石蠟 - - - - 50 (注） (1):將石鱲系原油之蒸餾油予以氫化精製者（40 °C之動黏度 10mm2/s) (2) : 7Γ電子含有率二8.1% (3) : 7Γ電子含有率=6.1% (4) :二-第三壬基多硫化物 (5广全鹼基價400mgK〇H/g (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ▼裝--------訂---------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -15- 1239349 A7 B7 五、發明說明（13 ) 表2 -1切削抵抗（單位：N) 實施例1 實施例2 比較例1 主分力輸送主分力輸送主分力輸送分力分力分力切 2.5 247 120 239 121 194 190 削 7.5 238 118 265 148 219 112 長 12.5 247 125 227 111 193 87 度 17.5 239 118 215 108 181 80 mm 22.5 223 101 199 91 170 74 27.5 209 87 189 86 174 70 32.5 203 83 188 83 171 70 最大値 247 125 265 148 294 190 最小値 203 83 188 83 171 70 差 44 42 77 65 123 120 — II---.-----#裝--------訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -16- 1239349 A7 B7 五、發明說明（彳4) 表2-2切削抵抗（單位：N) 比較例2 參考例1 主分力輸送分力主分力輸送分力切 2.5 261 146 217 130 削 7.5 238 125 226 143 長 12.5 179 83 184 108 度 17.5 166 72 175 102 mm 22.5 149 65. 168 94 27.5 160 73 155 84 32.5 158 69 164 90 最大値 261 146 226 143 最小値 149 65 155 84 差 112 81 71 59 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁)

11 1 I ·ϋ ϋ I 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製產業上之可利用性本發明之金屬加工油組成物爲不含有氯化合物，可適用於剝刀加工，槍鑽孔器加工般之低速切削和重切削。 17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims

1239349 A8 B8 C8 D8 異丁烯、三丙烯、十二碳烯、環十六原冰六''甲利範圍 ·、_ 一一一一；第89 1 05606號專利申請案中文申請專利範圍修正本民國94年3月24日修正 1 · 一種金屬加工油組成物，其爲相對於（a )礦油系基油0〜30重量％，（b)選自順丁烯二酸酯、反丁烯二酸酯、乙炔二羧酸酯、苯甲酸酯、偏苯三酸酯、均苯四酸酯，1 一辛烯、1 一癸烯、2 —癸烯、3 —癸烯、4 一癸嫌、1--h二碳儲、1 一十四碳燒、1—十六碳嫌、 1 一十八碳烯、1—二十碳烯、二異丁烯、三異丁烯、四四丙烯、戊丙烯、環辛烯、環癸烯、環碳#、環二十碳烯、環辛二烯、環辛四烯、環十二碳二烯、環十二碳三烯、烷基原冰片烯、烷基烯、1 —癸炔、1，4 一丁炔二醇之至少一種化 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,ιτ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製合物，且；r電子含子之合成油系基油滑油基油1 0 0重 2 5重量份，（d 〜7重量份所構成 2 .如申請專其爲再配合有率爲0.001〜50%之含有π電 7 0〜1 0 0重量％，如此所構成之潤量份，配合（c )硫系極壓劑0 . 1〜 )鹼金屬及/或鹼土金屬磺酸鹽0·1 〇利範圍第1項所述之金屬加工油組成物 )二硫代磷酸鋅0 · 1〜7重量份。利範圍第1項或第2項所述之金屬加工 3 .如申請專油組成物，其中（b )成分爲具有碳-碳和/或碳-氧多鍵之化合物。 ΙΛ. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐）